DE102007042353B4

DE102007042353B4 - Verfahren zum Detektieren von Fehlern in einem Fahrzeugsystem einer aktiven Frontlenkung

Info

Publication number: DE102007042353B4
Application number: DE102007042353A
Authority: DE
Inventors: Kerfegar K. Fenton Katrak; Robert R. Clarkston Bolio
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: US7877179B2; DE102007042353A1; US20080065294A1

Abstract

Verfahren zum Detektieren von Fehlern in einem Fahrzeugsystem (100) einer aktiven Frontlenkung (AFS) mit einem AFS-Steller (104), mehreren Stellerwinkelsensoren (102), einem ersten Prozessor (120) und einem zweiten Prozessor (122), wobei das Verfahren umfasst, dass
mit dem ersten Prozessor (120) und dem zweiten Prozessor (122) unabhängig hinsichtlich AFS-Systemfehler überwacht wird;
ein Fehlerindikator des zweiten Prozessors (122) in Ansprechen auf einen durch den zweiten Prozessor (122) detektierten AFS-Systemfehler erzeugt wird;
der Fehlerindikator des zweiten Prozessors (122) an den ersten Prozessor (120) übertragen wird; und
in Ansprechen auf den Fehlerindikator des zweiten Prozessors (122) mit dem ersten Prozessor (120) ein elektronisches Verriegeln des AFS-Stellers (104) initiiert wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Detektieren von Fehlern in einem Fahrzeugsystem einer aktiven Frontlenkung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Lenken eines Fahrzeugs ist allgemein durch ein Fahrerhandrad gesteuert, das den Winkel der zum Lenken verwendeten Fahrzeugräder angibt. Die Bewegungen des Fahrerhandrads werden durch mechanische Verbindungen und/oder elektronische Komponenten an die Fahrzeugräder übertragen. Die Fahrzeugräder, die den Winkel ändern, befinden sich für gewöhnlich an der Vorderseite des Fahrzeugs in einem System, das als ”Frontlenkung” bezeichnet wird. Der Winkel der Räder wird als Radwinkel bezeichnet.
Aktive Frontlenkung (AFS von active front steering) ist ein Begriff, der sich auf die Verwendung von elektronischen Komponenten bezieht, um das Lenken eines Fahrzeugs aktiv zu steuern oder zu unterstützen, um die Lenkleistung über jene hinaus zu verbessern, die durch lediglich direkte mechanische Verbindungen möglich ist. Es gibt viele Möglichkeiten, die Lenkleistung zu verbessern; beispielsweise kann eine Lenkung an die Wetterbedingungen, an das Verhalten und die Gewohnheiten des Fahrers angepasst werden, ein ordnungsgemäßes Stoppen bereitstellen, wenn der Fahrer die Kontrolle verliert, die Steuerung des Fahrerhandrads durch Verändern von Lenkeigenschaften verbessern, oder in dem Fall einer Lenkmechanismusfehlfunktion eine Fahrersteuerung bereitstellen.
Bei einem AFS-System ist eine Lenkung mit variabler Übersetzung (VGR) ein Verfahren zum Addieren und Subtrahieren eines Lenkwinkels zu oder von dem Zielradwinkel, der durch die Handradeingabe des Fahrers vorgegeben wird. Dies kann durch mechanische, elektrische Komponenten und Kombinationseinrichtungen wie Stellmotoren erreicht werden. Es ist erwünscht, sicherzustellen, dass das VGR-System ausfallsicher ist, auf eine sichere Weise arbeitet und nicht stark von seinen beabsichtigten Betriebsparametern abweicht.
Bei einem AFS-System werden der beabsichtigte Winkel am Handrad und der Ist-Winkel an den Frontlenkungsrädern durch Sensoren überwacht, im Allgemeinen durch Halleffektsensoren. Ein Halleffektsensor ist eine elektronische Einrichtung, die ihre Ausgangsspannung in Ansprechen auf Änderungen einer Magnetfelddichte ändert. Wenn ein Magnetfeld senkrecht zu der Oberfläche eines Blechs aus leitendem Material ist, wird über der Oberfläche ein elektrisches Feld erzeugt. Für ein gegebenes Magnetfeld kann die Distanz von dem Magnet zu dem Blech ermittelt werden. Unter Verwendung von Gruppen von Sensoren kann die relative Position eines bekannten Magnets ermittelt werden. Durch Messen der relativen Position können Halleffektsensoren verwendet werden, um die Drehzahl und Position von Rädern und Steuerungswellen zeitlich festzulegen. Halleffektsensoren sind aufgrund ihrer magnetischen Natur kontaktlos, sodass im Laufe der Zeit kein Verschleiß aufgrund von Kontakt auftritt. Da Halleffektsensoren keinen direkten Kontakt erfordern, sind sie allgemein nicht durch Staub, Schmutz, Schlamm, Wasser und Öle beeinflusst, sodass sie für die schmutzige Umgebung bei Kraftstoffanwendungen ideal sind. Ein Halleffektsensor kann Schaltkreise aufweisen, die der Einrichtung ermöglichen, in einem Hochspannungs-/Niederspannungs-Umschaltmodus zu arbeiten. Es können auch andere binäre Einrichtungen verwendet werden, die den Sensoren ermöglichen, in einem Hochspannungs-/Niederspannungs-Umschaltmodus zu arbeiten, um die Drehzahl und Position der Räder und der Steuerungswellen zeitlich festzulegen, und die ohne Einschränkung Transistoren umfassen. Halleffektsensoren sind allgemein in dem spiralförmigen Kabel an der Magnetplatte zwischen dem Wellenbewegungsgenerator und dem flexiblen Zahnrad in einem AFS-System angeordnet.
Bei einem typischen AFS-System gibt es drei Sensoren, die verwendet werden, um den Winkel des Lenkungsstellers zu messen. Jeder Sensor befindet sich entweder in einem ”High”-Zustand (beispielsweise einem 12 Volt-Ausgang entsprechend) oder einem ”Low”-Zustand (beispielsweise einem 0 Volt-Ausgang entsprechend). Der Funktionszustand der drei Sensoren wird durch ein Diagnosesystem ermittelt. Das Diagnosesystem kann ein Messen des durch den Sensor angegebenen Ausgangswinkels in Ansprechen auf vorbestimmte Stellmotorwinkelpositionen umfassen.
Ein AFS-System kann Fehler oder Fehlfunktionen bei den Stellerwinkelsensoren oder bei den AFS-Systemprozessoren aufweisen. Prozessorfehler können aufgrund von elektrischen oder anderen Defekten auftreten. Der Prozessor kann, nachdem bestimmte Typen von Fehlern oder Defekten detektiert wurden, weiterhin eine gewisse Funktionalität aufweisen. Im Extremfall können einige Prozessorfehler zu einem erheblichen Funktionalitätsverlust führen. Aus diesem Grund verwenden einige AFS-Systeme zwei redundante Prozessoren als eine ausfallsichere Maßnahme.
Im Moment findet, wenn ein Fehler in den Prozessoren auftritt, die den Diagnosealgorithmus realisieren, keine Koordination zwischen den Prozessoren statt. Wenn ein Prozessorfehler auftritt, könnte eine falsche Detektion eines AFS-Systemfehlers (Alpha-Fehler) oder eine Nichtdetektion eines fehlerhaften AFS-Systems (Beta-Fehler) vorliegen. Es sollte auch kein System oder Verfahren zum Detektieren von Prozessorfehlern seine eigenen zusätzlichen Alpha- und Beta-Fehler einführen.
Wenn ein Fehler in einem bestimmten Sensor durch einen AFS-Diagnosesystemprozessor detektiert wird, kann der Stellmotor mechanisch verriegelt werden, um eine mögliche Beschädigung der Lenkung mit variabler Übersetzung und anderer AFS-Systemkomponenten einschließlich einer Stellmotorverriegelungshalterung zu verhindern. Ein mechanisches Verriegeln umfasst ein Festlegen einer festen Lenkübersetzung mit einer physikalischen Einrichtung. Momentan können sowohl der Haupt- als auch der Unterprozessor den Stellmotor durch Wegnehmen von Energie für den Stellmotor mechanisch verriegeln, und der Stellmotor kann vor einem mechanischen Verriegeln elektrisch phasenverriegelt werden. Momentan hat das AFS-System nur über den Hauptprozessor die Möglichkeit, den AFS-Stellmotor elektrisch zu verriegeln. Ferner kann, wenn ein Fehler in dem Betrieb eines AFS-Systemsteuerungsprozessors auftritt, der Unterprozessor die Steller nur mechanisch und nicht elektrisch verriegeln.
Aus der DE 38 25 280 A1 ist ein Steuersystem für Stelleinrichtungen eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei der neben der Stelleinrichtung zwei zueinander redundante Passivierungseinrichtungen vorgesehen sind. Im Normalbetrieb steuert ein erster Rechner die Stelleinrichtung und die erste Passivierungseinrichtung und ein zweiter Rechner die zweite Passivierungseinrichtung. Bei einem Notfallbetrieb wirkt zusätzlich der erste Rechner auf die zweite Passivierungseinrichtung und der zweite Rechner auf die erste Passivierungseinrichtung.
DE 199 08 357 A1 offenbart eine Sicherheitsvorrichtung für ein aktives Lenksystem, bei dem mittels eines Überlagerungsgetriebes ein von einem elektrischen Stellmotor erzeugter Zusatzlenkwinkel dem vom Fahrer vorgegebenen Lenkradwinkel überlagert werden kann. Die Zuschaltung des Stellmotors erfolgt über eine formschlüssige Kupplung, die immer nur dann schließt, wenn eine bestimmte Winkelzuordnung der durch die Kupplung zu verrastenden Wellen vorliegt, um ein komfortables Schließen der Kupplung zu gewährleisten.
EP 1 384 647 A1 betrifft ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einem Winkelencoder, bei dem entsprechend der Winkelposition des mit Markierungen versehenen Encoderrades ein Bitmuster erzeugt wird, welches der Winkelposition des Encoders entspricht. Die Anzahl der Bits dieses Bitmusters entspricht der Anzahl der Sensoren, die die Markierungen des Encoderrades abtasten.
In DE 196 38 912 A1 ist ein Drehwinkelsensor mit einer Codierscheibe beschrieben, welche sektorförmige lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Felder aufweist, die mit einer tangential ausgerichteten CCD-Zeile abgetastet werden. Zwölf dieser nebeneinander liegenden Felder ergeben jeweils ein zwölfschrittiges Codewort, wobei sich bei einer Drehung der Codierscheibe um ein Feld ein neues Codewort ergibt. Keines der möglichen Codeworte auf der Scheibe wiederholt sich.
Es ist erwünscht, ein neues System und Verfahren zu entwerfen, um dem AFS-Systemunterprozessor zu ermöglichen, den Stellmotor elektrisch zu verriegeln, wenn ein Fehler auftritt. Zusätzlich ist es erwünscht, eine AFS- Systemdiagnosetechnik zu haben, die stabil gegen falsche Ausfälle ist und dem AFS-System ermöglicht, sich in einen ausfallsicheren Modus zu begeben, wenn ein Fehler auftritt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 8 und 15.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung stellt einen Weg für den AFS-Systemunterprozessor bereit, um den AFS-Stellmotor über einen Hauptprozessor elektronisch zu verriegeln, wenn ein Fehler auftritt. Das Verfahren umfasst auch eine stabile Diagnosetechnik, die Fehler aufgrund von falschen Ausfällen reduziert. Das Verfahren kann verwendet werden, um einen Sensorfehler oder einen Prozessorfehler in einem AFS-System für ein Fahrzeug mit einem einzelnen oder mehreren Winkelsensoren und einem einzelnen oder mehreren Stellern zu detektieren, und kann ausgestaltet sein, um einen Stellmotor elektronisch und mechanisch zu verriegeln, wenn ein Fehler detektiert wird. Das Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung stellt einem Fahrzeugbenutzer ein ausfallsicheres und stabiles AFS-System bereit.
Das Verfahren überwacht die AFS-Stellerwinkelpositionssensoren über der Zeit, um eine erwartete Sequenz von codierten Sensorzustandsmustern zu detektieren. Wenn die erwartete Sequenz der codierten Sensormuster nicht durch einen Haupt- oder einen Unterprozessor detektiert wird, wird ein Fehler signalisiert und wird der AFS-Stellmotor verriegelt.
Das Verfahren kann durch einen ersten oder Hauptprozessor und einen zweiten oder Unterprozessor ausgeführt werden. Bei beispielhaften Ausführungsformen erhält jeder Prozessor einen unabhängigen Zähler aufrecht, um einen Sequenzstatus zu überwachen und einen Fehlerstatus mit dem anderen Prozessor zu koordinieren. Jeder Prozessor kann das AFS-System unabhängig hinsichtlich Fehler überwachen und kann unter Verwendung des Zählers einen Fehlerindikator erzeugen, wenn ein AFS-Systemfehler detektiert wird, und kann den Fehlerindikator an den anderen Prozess übertragen. Alle oder eine Teilmenge der AFS-Stellerwinkelpositionssensoren werden über der Zeit durch jeden Prozessor überwacht. Jeder Prozessor detektiert die Sensorzustandsmuster, wandelt sie in eine Sequenz von codierten Sensorzustandsmustern um und vergleicht sie mit einer erwarteten Sequenz von Sensorzustandsmustern. Bei einer Detektion einer fehlerhaften Abweichung von der erwarteten Sequenz von Sensor zustandsmustern inkrementiert der detektierende Prozessor seinen Zähler, um einen Fehlerindikator zu erzeugen, und überträgt den Fehlerindikator an einen empfangenden Prozessor.
Der empfangende Prozessor kann der erste Prozessor sein. Der erste Prozessor kann den AFS-Steller in Ansprechen auf den Fehlerindikator elektrisch verriegeln. Der zweite Prozessor kann der Unterprozessor sein; der zweite Prozessor kann den AFS-Steller über den ersten Prozessor beispielsweise elektrisch verriegeln, wenn der Decodierer des ersten Prozessors nicht korrekt arbeitet. Der AFS-Steller kann auch elektrisch und/oder mechanisch durch den ersten Prozessor verriegelt werden. Alternativ kann der empfangende Prozessor der zweite Prozessor sein. Der erste Prozessor kann eine Fehlfunktion aufweisen und dabei versagen, den AFS-Steller zu verriegeln, in welchem Fall der AFS-Steller durch den zweiten Prozessor mechanisch verriegelt werden kann.
Eine Verwendung einer Ausführungsform des neuen Verfahrens ermöglicht einem AFS-Systemunterprozessor ein elektronisches Verriegeln des AFS-Stellmotors über den AFS-Systemhauptprozessor, wenn ein Fehler auftritt, indem eine Fehlerkoordinationsmethodologie zwischen dem Unterprozessor und dem Hauptprozessor bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst eine stabile Diagnosetechnik, die Fehler aufgrund von falschen Ausfällen durch Umwandeln von Sensorzustandsmustern in eine Sequenz von stabil codierten Sensorzustandsmustern reduziert.
Andere erwünschte Eigenschaften von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund ersichtlich.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird hierin nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und
1 eine schematische Darstellung eines AFS-Systems gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ist;
2 ein Diagramm, das Sensorzustandsmuster und codierte Sensorzustandsmuster enthält, die Sensorfehlern entsprechen, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung ist;
3 ein Diagramm, das Sensorzustandsmuster und erwartete codierte Sensorzustandsmuster enthält, die einem normalen Prozessorbetrieb entsprechen, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung ist;
4 ein Diagramm, das Hamming-Distanzen enthält, die erwarteten codierten Sensorzustandsmustern entsprechen, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung ist;
5 ein Flussdiagramm eines AFS-Systemfehlerdetktionsprozesses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist;
6 ein Flussdiagramm eines AFS-Fehlerdetektions- und -koordinationsprozesses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist.
BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt nicht, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung zu beschränken. Ferner besteht keine Absicht, durch irgendeine beschriebene oder implizierte Theorie gebunden zu sein, die in dem vorangehenden technischen Gebiet, dem vorangehenden Hintergrund, der vorangehenden Kurzzusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt ist.
Ausführungsformen dieser Erfindung können hierin hinsichtlich funktionaler und/oder logischer Blockkomponenten und verschiedener Verarbei tungsschritte beschrieben sein. Es sei angemerkt, dass solche Blockkomponenten durch jede Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmwarekomponenten realisiert sein können, die ausgestaltet sind, um die spezifizierten Funktionen auszuführen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform dieser Erfindung verschiedene Komponenten eines integrierten Schaltkreises einsetzen, zum Beispiel Speicherelemente, Elemente einer digitalen Signalverarbeitung, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen, die unter der Steuerung von einem oder mehreren Mikroprozessoren oder anderen Steuereinrichtungen eine Vielzahl von Funktionen ausführen können. Zusätzlich werden Fachleute erkennen, dass Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit jeder Anzahl von Datenübertragungsprotokollen ausgeführt werden können, und dass das hierin beschriebene System lediglich eine beispielhafte Ausführungsform dieser Erfindung ist.
Der Kürze halber kann es sein, dass herkömmliche Techniken, die mit einer Signalverarbeitung, einer Datenübertragung, Systemen eines variablen Übersetzungsverhältnisses, einer aktiven Lenkung und anderen funktionalen Aspekten der Systeme (und der einzelnen Betriebskomponenten der Systeme) in Beziehung stehen, hierin nicht ausführlich beschrieben sind. Ferner sollen die in den verschiedenen hierin enthaltenen Figuren gezeigten Verbindungslinien beispielhafte funktionale Beziehungen und/oder physikalische Kopplungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es sei angemerkt, dass bei einer Ausführungsform dieser Erfindung viele alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physikalische Verbindungen vorhanden sein können.
”Verbunden/Gekoppelt” – Die folgende Beschreibung bezieht sich darauf, dass Elemente oder Knoten oder Bauteile miteinander ”verbunden” oder ”gekoppelt” sind. Wie hierin verwendet, bedeutet ”verbunden”, wenn es nicht ausdrücklich anders dargestellt ist, dass ein Element/Knoten/Bauteil direkt und nicht notwendigerweise mechanisch mit einem anderen Element/Knoten/Bauteil verbunden ist (oder direkt mit einem anderen Element/Knoten/Bauteil kommuniziert). Ähnlich bedeutet ”gekoppelt”, wenn es nicht ausdrücklich anders dargestellt ist, dass ein Element/Knoten/Bauteil direkt oder indirekt und nicht notwendigerweise mechanisch mit einem anderen Element/Knoten/Bauteil verbunden ist (oder direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Knoten/Bauteil kommuniziert). Somit können bei einer Ausführungsform dieser Erfindung (unter der Annahme, dass die Funktionalität des Systems nicht nachteilig beeinflusst wird), obwohl das in 1 gezeigte Schema eine beispielhafte Anordnung von Elementen zeigt, zusätzliche Zwischenelemente, Einrichtungen, Bauteile oder Komponenten vorhanden sein. Gemäß einem technischen Wörterbuch ist ”Kopplung” als die Verbindung von zwei oder mehreren Schaltkreisen oder Systemen auf solch eine Weise definiert, dass Energie oder eine Signalinformation von einem zu einem anderen übertragen werden kann. Diese Definition kann hierin ebenfalls zutreffen.
Ein Verfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung überwacht die AFS-Stellerwinkelpositionssensoren über der Zeit, um eine erwartete Sequenz von codierten Sensorzustandsmustern zu detektieren. Wenn die erwartete Sequenz von codierten Sensormustern nicht durch einen Haupt- oder Unterprozessor detektiert wird, wird ein Fehler signalisiert und wird der AFS-Stellmotor verriegelt. Die hierin beschriebenen Techniken ermöglichen sowohl dem Hauptprozessor als auch dem Unterprozessor, das elektrische und mechanische Verriegeln des Stellers zu koordinieren, während sie nicht auf Einzelbit-Ausfälle, Halbbyte-Ausfälle, Ausfälle eines ”Hängenbleibens auf Low” und eines ”Hängenbleibens auf High” empfindlich sind.
1 ist eine schematische Darstellung eines AFS-Systems 100, das geeignet ausgestaltet ist, um Ausfalldiagnoseüberwachungsprozesse gemäß Ausführungsformen dieser Erfindung auszuführen. Die verschiedenen in 1 gezeigten Blockmodule können in jeder Anzahl von physikalischen Komponenten oder Modulen realisiert sein, die in einem AFS-System 100 und/oder dem Fahrzeug angeordnet sind. Ein praktisches AFS-System 100 kann eine Anzahl von elektrischen Steuereinheiten (ECUs), Computersystemen und Komponenten umfassen, die nicht in 1 gezeigt sind. Herkömmliche Teilsysteme, Bauteile und Aspekte des AFS-Systems 100 werden hierin nicht ausführlich beschrieben.
Ein beispielhaftes AFS-System 100 kann allgemein mehrere Sensoren 102, einen AFS-Steller 104, einen geeigneten Umfang an Speicher 110 und eine Verarbeitungsarchitektur 116 umfassen. In der gezeigten Realisierung umfasst die Verarbeitungsarchitektur 116 einen Hauptprozessor 120, einen Unterprozessor 122, einen Hauptprozessorfehlerindikator 124, einen Hauptprozessorcodierer 126, einen Unterprozessorfehlerindikator 128 und einen Unterprozessorcodierer 130. Diese Elemente können miteinander wie es notwendig ist über einen Kommunikationsbus 112 oder eine andere geeignete Verbindungsarchitektur oder -anordnung kommunizieren. Bei dieser Ausführungsform unterstützen die Verarbeitungsarchitektur 116 und der Speicher 110 den AFS-Systemausfallzustandsdiagnoseüberwachungsprozess, der nachstehend ausführlicher beschrieben ist.
Der Speicher 110 ist ein Datenspeicherbereich, der formatiert ist, um den Betrieb des AFS-Systems 100 zu unterstützen. Der Speicher 110 ist mit den Sensoren 102 gekoppelt und weist eine ausreichende Kapazität auf, um den AFS-Diagnoseüberwachungsprozess unterzubringen. Der Speicher 110 ist ausgestaltet, um beispielsweise erwartete codierte Sensorzu standsmuster 106, die durch die Prozessoren 120 und 122 an den verschiedenen Sensorpositionen erzeugt werden, und den Fehlerindikator 108 zu speichern. Der Speicher 110 kann als ein RAM-Speicher, ein Flash-Speicher, Register, eine Festplatte, eine Wechselplatte oder jede andere Form von in der Technik bekanntem Speichermedium realisiert sein.
Die Verarbeitungsarchitektur 116 ist allgemein eine Logikverarbeitungseinrichtung, die ausgestaltet ist, um die hierin ausführlich beschriebenen Operationen auszuführen. In der Praxis kann die Verarbeitungsarchitektur 116 durch einen Universalprozessor, einen inhaltsadressierbaren Speicher, einen digitalen Signalprozessor, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis, eine feldprogrammierbare Gatteranordnung, jede geeignete programmierbare Logikeinrichtung, eine diskrete Gatter- oder Transistorlogik, diskrete Hardwarekomponenten oder jede Kombination hiervon, die entworfen ist, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen, realisiert sein oder ausgeführt werden. Ein Prozessor kann als ein Mikroprozessor, ein Controller, ein Mikrocontroller oder ein Automat realisiert sein. Ein Prozessor auch als eine Kombination von Recheneinrichtungen realisiert sein, zum Beispiel eine Kombination eines digitalen Signalprozessors und eines Mikroprozessors, mehrerer Mikroprozessoren, eines oder mehrerer Mikroprozessoren in Verbindung mit einem Kern eines digitalen Signalprozessors oder jeder anderen solchen Ausgestaltung.
Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Verarbeitungsarchitektur 116 ausgestaltet, um den AFS-Ausfalldiagnoseprozess zu überwachen. Die Verarbeitungsarchitektur 116 ist ausgestaltet, um Prozessorfehler und Sensorfehler zu detektieren und die Fehler zwischen den Prozessoren zu koordinieren, um den AFS-Steller 104 dementsprechend zu verriegeln. Jeder Prozessor 120 und 122 ist geeignet ausgestaltet, um einen Fehler zu detektieren, wenn eine erwartete Sequenz von codierten Sensormustern (was nachstehend ausführlich beschrieben wird) nicht detektiert wird, oder wenn ein permanenter Low- oder High-Zustand eines Sensors detektiert wird. Die Prozessoren koordinieren den Fehler zwischen ihnen und verriegeln den AFS-Steller 104 elektronisch oder mechanisch in Abhängigkeit von den Ausfallzuständen (wie nachstehend ausführlich beschrieben).
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung führt, wenn einer der Sensoren 102 fehlerhaft ist, dies typischerweise zu einer permanenten Angabe eines Zustands. Bei diesem Beispiel führt ein Sensorfehler zu einer permanenten Angabe eines High-Zustands oder einer permanenten Angabe eines Low-Zustands bei dem ausgefallenen Sensor. Mit anderen Worten gibt der ausgefallene Sensor ungeachtet der Sensorposition immer den gleichen konstanten Ausgangszustand an. Der Ausgangszustand ist in Abhängigkeit von dem Ausfallmodus, der Ausfallursache und den Ausfallbedingungen ein konstantes High oder Low.
Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Sensoren 102 ausgestaltet, um für mehrere Sensorpositionen einen Ausgang zu erzeugen, und ist jeder der Sensoren 102 ausgestaltet, um mehrere Ausgangszustände anzugeben. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung umfassen die Sensoren 102 drei Halleffektsensoren (als Sensoren U, V und W bezeichnet), und jeder Sensor der Sensoren 102 erzeugt Winkelsensorzustandsdaten, die seiner Winkelposition entsprechen. Bei diesem Beispiel gibt jeder der Sensoren 102 an jeder Winkelposition einen High-Wert (H- oder ”1”-Wert) oder einen Low-Wert (L- oder ”0”-Wert) an, und eine Information oder Daten, die den H- oder L-Zustand angeben, werden durch das AFS-System 100 auf die nachstehend erklärte Weise verarbeitet. Somit stellen die momentanen Zustände für die Sensoren 102 für eine bestimmte Sensorposition ein Zustandsmuster dar. Beispielsweise kann ein Zustandsmuster an einer ersten Sensorposition (U = L, V = L, W = L) sein, kann ein Zustandsmuster an einer fünften Sensorposition (U = L, V = L, W = H) sein etc. Für drei Sensoren gibt es acht mögliche Kombinationen von Zustandsmustern. In der Praxis können die Zustandsmuster derart vorbestimmt oder zugeordnet sein, dass die detektierten Zustandsmuster bei einem normalen Betrieb durch das AFS-System 100 vorhersagbar sind.
Jeder Prozessor 102 und 122 kann jeder der möglichen Kombinationen der Zustandsmuster, die jeder Winkelsensorposition entsprechen, eine Reihenfolge zuordnen. Beispielsweise kann (U = L, V = L, W = L) ein Reihenfolgenwert von Null zugeordnet werden, kann (U = L, V = L, W = H) ein Reihenfolgenwert von Eins zugeordnet werden und so weiter für die anderen Zustandsmuster. Diese Werte werden auch als Sequenzzählerwerte bezeichnet. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung gibt es acht Sequenzzählerwerte (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7), die den acht möglichen Sensorzustandsmustern für drei binäre Ausgangssensoren entsprechen. Eine vollständige Zuordnung für die Sequenzzähler gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung wird nachstehend ausführlich erklärt.
Zum Detektieren von Fehlern aufgrund einer Sensorfehlfunktion durchläuft für jeden Prozessor ein Zähler mögliche Stellerwinkelsensorpositionen, um zu testen, ob die Positionen korrekt durch die Sensorzustandsmuster dargestellt sind, die den Zuständen der drei Sensoren entsprechen. Die Prozessoren ordnen dem AFS-Steller 104 eine Stellerwinkelposition zu, und der AFS-Steller 104 nimmt die Stellerwinkelposition an. Die Sensoren 102 senden dann das Sensorzustandsmuster, das der momentanen Stellerwinkelposition entspricht (beispielsweise U = L, V = L, W = L), an die Prozessoren 120 und 122, und die Prozessoren 120 und 122 verifi zieren, dass das Sensorzustandsmuster einem erwarteten Sensorzustandsmuster für die momentane Stellerwinkelposition korrekt entspricht. Andernfalls gibt einer oder geben beide der Prozessoren 120 und 122 einen Sensorfehler für die Sensoren 102 oder einen Fehler bei einer Position des Winkels des AFS-Stellers 104 an.
Um einen Fehler in den Prozessoren zu detektieren, wird dem Tripel der drei Sensoren U, V, W ein nicht systematischer Hamming-Code zugeordnet. Dies funktioniert wie folgt: für jedes U, V, W-Sensortripel (beispielsweise U = 1, V = 0, W = 0) wird eine 8 Bit-Zahl zugeordnet (beispielsweise 10100011 binär, was gleich 163 dezimal ist). Die 8 Bit-Zahl wird derart ausgewählt, dass sich die jedem Sensortripel zugeordneten Zahlen von jeder anderen zugeordneten 8 Bit-Zahl um mindestens 4 Bit unterscheiden. Die obigen Sequenzen sind in 8 Bit und nicht weniger codiert, sodass sie gegen einen Einzelbitfehler, einen Halbbytefehler oder einen Fehler eines Hängenbleibens eines Worts auf Low und eines Hängenbleibens eines Worts auf High geschützt sind. 3 zeigt eine Tabelle der Zuordnungen für diese beispielhafte Ausführungsform.
Diese Codierung ermöglicht, Prozessorfehler zu detektieren, während sie auch gegen vorübergehende Fehler stabil ist, die keine langfristigen Systemausfälle sind. Der Grund hierfür ist, dass ein vorübergehender Fehler nur eine kleine Anzahl von Bits für eine beschränkte Zeitdauer beeinflusst, wohingegen ein Prozessorausfall dazu führt, dass die Sequenz mit vielen Bitfehlern über eine längere Zeitdauer nicht korrekt erzeugt wird. Es können Fehler in einer oder zwei Diagnosezeitschleifen vorliegen (bei diesem Beispiel kann eine Diagnosezeitschleife etwa 6 ms betragen), die aufgrund von Störungen oder losen Drähten verursacht worden sein können. Bei einer allgemeinen Realisierung wird die Fehlerdetektionssequenz in 6 Diagnosezeitschleifen wiederholt, und diese vorübergehenden Fehler können beseitigt sein, bevor die Diagnosezeitschleife abläuft. Das AFS kehrt dann zu einer normalen Funktionalität zurück.
Als Nächstes wird beschrieben, wie detektierte Fehler gehandhabt werden. Bei einer Ausführungsform detektiert, wenn der Detektionsmechanismus einer der beiden Prozessoren ausfällt, der andere Prozessor den Fehler. Wenn ein Fehler auftritt, wird die Diagnosezeitschleife an beiden Prozessoren abgeschlossen und wird ein Fehlerindikator gesetzt (Bei diesem Beispiel kann jeder Prozessor das Überwachen der Sequenz von codierten Sensorzustandsmustern hinsichtlich eines Auftretens von Fehlern in einer oder mehreren Diagnosezeitschleifen wiederholen). Wenn der Hauptprozessor 120 diesen Fehler zuerst detektiert, verriegelt er den AFS-Steller 104 elektrisch, wenn dieser numerische Wert (beispielsweise 10 oder 245 in Abhängigkeit von dem Sensorausfall) in die Sequenz eingefügt ist. Beide Prozessoren können dieselben Muster gleichzeitig detektieren, und wenn ein Fehler vorliegt, senden sie einander innerhalb der Diagnosezeitschleife einen Fehlerindikator.
Wie zuvor erwähnt können Muster eines logischen High oder Low für die drei Sensoren 102 (U, V, W) für alle acht möglichen Muster von High- und Low-Kombinationen für die drei Sensoren 102 in einer numerischen Sequenz (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7) angeordnet sein. Somit wird der numerische Wert beispielsweise, wenn alle drei Sensorzustände ein logisches High angeben, mit 7 bezeichnet (permanenter High-Sensorzustand). Andererseits wird der numerische Wert, wenn alle drei Sensorzustände ein logisches Low angeben, mit 0 bezeichnet (permanenter Low-Sensorzustand). Die Positionen eins bis sechs geben auf der Grundlage eines gegebenen Speicherausfallmodells, das nachstehend ausführlich erläutert wird, an, ob die Prozessoren korrekt arbeiten oder nicht. Bei einem normalen Betrieb lesen die Prozessoren 120 und 122 die Sensorzustandsmuster eins bis sechs aus und wiederholen dann die gelesene Sequenz in einer fortlaufenden Schleife.
Ein permanenter Sensorzustand eines logischen Low für alle drei Stellerwinkelsensoren (U, V und W) (LLL-Zustand) gibt an, dass einer Sensoren 102 auf Low hängen geblieben ist. Ähnlich gibt ein permanenter Sensorzustand eines logischen High für alle drei Stellerwinkelsensoren 102 (U, V und W) (HHH-Zustand) an, dass einer der Sensoren 102 auf High hängen geblieben ist.
2 ist ein Diagramm, das Sensorzustandsmuster und codierte Sensorzustandsmuster, die Sensorfehlern entsprechen, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung enthält. Wie es in dem Beispiel von 2 gezeigt ist, sind den Sensorzustandsmustern 202 in 2 ein Wert mit den Bezugszeichen 206 für Dezimalwerte und mit dem Bezugszeichen 207 für das binäre Äquivalent zugeordnet. Einem Stellerwinkelsensorausfall, der einem permanenten High-Zustand entspricht, wird ein Wert von 245 zugeordnet, und einem Stellerwinkelsensorausfall, der einem permanenten Low-Zustand entspricht, wird ein Wert von 10 zugeordnet. Die zugeordneten Werte 10 und 245 müssen nicht in der Sequenz des Codierers 130 oder der Sequenz des Codierers 126 erscheinen, wenn kein Sensorfehler vorliegt. Somit können die Prozessoren 120 und 122 einen Sensorausfall angeben, wenn die Prozessoren 120 und 122 eine 10 oder 245 detektieren.
3 ist ein Diagramm, das Sensorzustandsmuster und erwartete codierte Sensorzustandsmuster enthält, die einem normalen Prozessorbetrieb entsprechen, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung. Die Sensorzustandsmuster 302, die jeder Sensorposition 304 entsprechen, werden durch jeden Prozessor ausgelesen. Das System ordnet eine Nennsequenz von Werten 306 in einer vordefinierten Reihenfolge (54, 89, 106, 156, 163, 197) entsprechend dem normalen Prozessorbetrieb zu. Bei diesem Beispiel ist jeder Dezimalwert mit dem Bezugszeichen 306 in der Sequenz äquivalent zu dem jeweiligen 8 Bit-codierten Sensorzustandsmuster mit dem Bezugszeichen 307.
In der Praxis wiederholt sich diese Sequenz in einer kontinuierlichen Schleife selbst. Wenn durch die Stellerwinkelsensoren 102 keine 10 oder eine 245 angegeben wird, dann erwartet jeder Prozessor, die vordefinierte Sequenz zu sehen, die in der Diagnosezeitschleife wiederholt wird. Nur Werte in der richtigen Sequenz sind akzeptable Werte, alle anderen Werte geben einen Fehlerzustand an. Ein Wert in dem Nennsequenzzähler in einem Prozessor, der nicht einer der Nennwerte (54, 89, 106, 156, 163, 197) ist, gibt einen Fehler in diesem Prozessor an. Wenn entweder der Hauptprozessor 120 oder der Unterprozessor 122 die Sequenz in der definierten Reihenfolge sieht, nachdem ein Fehler detektiert wurde, setzen sie unabhängig ihre(n) Zähler zurück.
Es gibt drei Fehlerzustände, die durch das AFS-Diagnosesystem gemäß der beispielhaften Ausführungsform zu betrachten und zu detektieren sind. Der erste ist eine Fehlfunktion der Stellerwinkelsensoren, die einem permanenten High-Zustand oder einen permanenten Low-Zustand für alle ausgefallenen Sensoren entspricht. Der zweite ist eine Fehlfunktion des Hauptprozessors 120, und der dritte ist eine Fehlfunktion des Unterprozessors 122.
Um einen Fehler in den Prozessoren zu detektieren, wird den Tripeln der drei Sensoren U, V, W ein nicht systematischer Hamming-Code zugeordnet. Dies funktioniert wie folgt: für jedes U, V, W-Sensortripel (beispielsweise U = L, V = L, W = L) wird eine 8 Bit-Binärzahl zugeordnet (beispiels weise 10100011). Die 8 Bit-Zahl wird derart gewählt, dass sich die jedem Sensortripel zugeordneten Zahlen von jeder anderen zugeordneten 8 Bit-Zahl um mindestens 4 Bit unterscheiden. Bei diesem Beispiel sind die obigen Sequenzen in 8 Bit codiert, um sicherzustellen, dass sie gegen einen Einzelbitfehler, einen Halbbytefehler oder Fehler eines Hängenbleibens eines Worts auf Low oder eines Hängenbleibens eines Worts auf High geschützt sind. 4 ist ein Diagramm, das Hamming-Distanzen enthält, die erwarteten codierten Sensorzustandsmustern gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung entsprechen. Wie es in 4 gezeigt ist, wird zwischen aufeinander folgenden Sensorzustandsmustern die Hamming-Distanz 416 gemessen. Gemäß diesem Beispiel ist die minimale Hamming-Distanz vier und ist die maximale Hamming-Distanz sieben. Beispielsweise ist die Hamming-Distanz zwischen dem vorliegenden Wert 2 und dem vorliegenden Wert 3 vier, da von den acht Bitpositionen vier verschieden sind. Es können auch andere nicht systematische Hamming-Codes verwendet werden, um die Sensorzustandsmuster zu codieren.
Dieses Codieren ermöglicht ein Detektieren von Prozessorfehlern, während es auch gegen vorübergehende Fehler stabil ist, die keine langfristigen Systemausfälle sind. Die Ursache hierfür ist, dass ein vorübergehender Fehler nur ein einzelnes Bit, ein einzelnes Halbbyte oder ein einzelnes Byte betrifft, das für eine beschränkte Zeitdauer auf Eins oder Null übergehen kann, wohingegen ein Prozessorausfall dazu führt, dass die Sequenz nicht korrekt erzeugt wird, wobei die Sequenz viele Bitfehler über eine längere Zeitdauer enthält. Es können Fehler in einer oder zwei Diagnosezeitschleifen vorliegen, die aufgrund von Störungen oder losen Drähten verursacht worden sein können. Bei einer allgemeinen Realisierung wird die Fehlerdetektionssequenz in sechs Diagnosezeitschleifen wiederholt, und vorübergehende Fehler können beseitigt sein, bevor die Diagnosezeitschleifen ablaufen. Wenn die vorübergehenden Fehler beseitigt sind, bevor die Diagnosezeitschleifen ablaufen, kann das AFS-System dann zu einer normalen Funktionalität zurückkehren.
5 enthält ein Flussdiagramm eines AFS-Systemfehlerdetektionsprozesses 500 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die verschiedenen in Verbindung mit dem Prozess 500 ausgeführten Tasks können durch Software, Hardware, Firmware oder jede Kombination hiervon ausgeführt werden. Zu Erläuterungszwecken kann sich die folgende Beschreibung des Prozesses 500 auf Elemente beziehen, die oben in Verbindung mit 1 genannt sind. Bei praktischen Ausführungsformen können die Abschnitte des Prozesses 500 durch verschiedene Elemente des beschriebenen Systems ausgeführt werden, z. B. die Sensoren 102, die Verarbeitungsarchitektur 116, den AFS-Steller 104 oder den Speicher 110. Es sei angemerkt, dass der Prozess 500 jede Anzahl von zusätzlichen oder alternativen Tasks umfassen kann. Die in 5 gezeigten Tasks müssen nicht in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt werden, und der Prozess 500 kann in einem umfassenderen Vorgang oder Prozess umfasst sein, der eine hierin nicht ausführlich beschriebene zusätzliche Funktionalität aufweist.
Der AFS-Fehlerdetektionsprozess 500 kann die Zustände der Sensoren an jeder Sensorposition überwachen. Somit kann der Prozess 500 durch Empfangen mehrerer Sensorzustandsmuster beginnen, die mehreren AFS-Stellerwinkelpositionen entsprechen (Task 502). Bei einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung werden die Stellerwinkelpositionszustände durch die Sensoren (U, V und W) erzeugt, und die Zustande, die während einer Iteration von Task 502 empfangen werden, stellen ein Sensorzustandsmuster wie oben beschrieben dar. In der Praxis können die Sensorzustandsmuster eine Sensorfehlfunktion oder einen Sensorausfall angeben, beispielsweise einen permanenten High-Zustand oder einen permanenten Low-Zustand, oder sie können den normalen Betrieb des Prozessors angeben, wie oben beschrieben.
Um eine stabile Fehlerdetektion zu ermöglichen, kann der Prozess 500 dann die Sensorzustandsmuster in mehrere codierte Sensorzustandsmuster codieren 504. Bei jedem empfangenen Sensorzustandsmuster umfasst das Codieren ein Umwandeln des ursprünglichen Zustandsmusters in sein entsprechendes codiertes Sensorzustandsmuster. Jedes ursprüngliche Sensorzustandsmuster weist eine erste Anzahl (N) von Zustandspositionen auf, und jedes codierte Sensorzustandsmuster weist eine zweite Anzahl (M) von Zustandspositionen auf, wobei M größer als N ist. Bei der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform weist jedes ursprüngliche Sensorzustandsmuster drei Zustandspositionen auf (entsprechend dem U-, V-, W-Sensorausgang) und weist jedes codierte Sensorzustandsmuster acht Zustandspositionen auf (entsprechend den acht binären Stellen in den codierten Worten). Beispielsweise kann ein nicht systematischer Hamming-Code, bei dem beliebige zwei der codierten Sensorzustandsmuster eine Hamming-Distanz von mindestens vier aufweisen, wie oben erklärt, verwendet werden, um die ursprünglichen Sensorzustandsmuster für die nachfolgende Analyse zu codieren. In der Praxis kann dieser Codierungsschritt über einen Tabellennachschlagevorgang erreicht werden, bei dem jedes mögliche ursprüngliche Sensorzustandsmuster ein diesem zugeordnetes vordefiniertes codiertes Sensorzustandsmuster aufweist.
Der Prozess 500 kann dann die codierten Sensorzustandsmuster hinsichtlich Auftreten von Fehlern analysieren. Es können zwei Typen von Fehler auftreten; einer aufgrund einer Sensorfehlfunktion und einer aufgrund einer Prozessorfehlfunktion. Um einen Fehler aufgrund einer Sensorfehlfunktion zu detektieren, kann der Prozess 500 einzelne codierte Sensorzu standsmuster hinsichtlich Auftreten von Fehlern analysieren und entscheiden, ob die einzelnen codierten Sensorzustandsmuster einen Sensorfehler darstellen (Abfrage-Task 508). Wenn ein Sensorfehler auftritt, kann der Prozess 500 einen Sensorfehler angeben 512 und den AFS-Steller entsprechend verriegeln (Task 514). Bei einer Kraftfahrzeuganwendung kann der Prozess 500 dann den AFS-Steuermodus beenden und zu einem Modus einer mechanischen Frontlenkung zurückkehren. Der Prozess 500 kann auch eine Warnung oder einen Diensthinweis erzeugen, die oder der den Fahrer über ein mögliches Problem mit dem AFS-System 100 informiert. Danach kann der AFS-Ausfallzustandsfehlerdetektionsprozess 500 die Ausführung stoppen.
Wenn jedoch kein Sensorfehler durch Abfrage-Task 508 detektiert wird, kann der Prozess 500 damit fortfahren, die erwartete Sequenz von codierten Sensorzustandsmustern hinsichtlich Auftreten eines Prozessorfehlers zu analyiseren (Abfrage-Task 510). Wenn die erwartete Sequenz von codierten Sensormustern detektiert wird, kann der Prozess 500 für einen weiteren Betrieb zu Task 502 zurückführen. Wenn die erwartete Sequenz von codierten Sensormustern jedoch nicht detektiert wird, kann der Prozess 500 weiterhin einen Prozessorfehler angeben (Task 516) und den AFS-Steller dann dementsprechend verriegeln (Task 514). Wie oben erwähnt, kann der Prozess 500 dann den AFS-Steuermodus beenden und zu einem Modus einer mechanischen Frontlenkung zurückkehren. Der Prozess 500 kann auch eine Warnung oder einen Diensthinweis erzeugen, die oder der den Fahrer über ein mögliches Problem mit dem AFS-System 100 informiert. Danach kann der AFS-Ausfallzustandsfehlerdetektionsprozess 500 die Ausführung stoppen.
Wieder Bezug nehmend auf 1 überträgt jeder Prozessor zum Handhaben von Prozessorfehlern seinen Fehlerindikator 124 und 128 über eine interne Kommunikationsverbindung zu dem anderen Prozessor. Wenn ein Fehler detektiert wird, versucht jeder Prozessor, den Stellmotor mechanisch zu verriegeln. Wenn der Hauptprozessor 120 zuerst einen Fehler detektiert, verriegelt er den Stellmotor elektronisch, gefolgt von einem mechanischen Verriegeln des Stellmotors. Wenn der Unterprozessor 122 zuerst einen Fehler detektiert, sendet er seinen Fehlerindikator 128 an den Hauptprozessor 120, und der Hauptprozessor 120 verriegelt den Stellmotor elektronisch und ermöglicht dem Unterprozessor 122, den Stellmotor über den Hauptprozessor elektronisch zu verriegeln, wenn der Hauptprozessor nicht elektronisch verriegeln kann.
Es müssen zwei Fälle von Prozessorfehlfunktion betrachtet werden. Der erste Fall eines Ausfalls liegt vor, wenn der Hauptprozessor 120 ausfällt und der Unterprozessor 122 korrekt arbeitet. Der zweite Fall eines Ausfalls liegt vor, wenn der Hauptprozessor 120 korrekt arbeitet und der Unterprozessor 122 ausfällt.
6 ist ein Flussdiagramm eines AFS-Fehlerdetektions- und -koordinationsprozesses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Der AFS-Fehlerdetektions- und -koordinationsprozess 600 arbeitet gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung. Die verschiedenen Tasks, die in Verbindung mit dem Prozess 600 ausgeführt werden, können durch Software, Hardware, Firmware oder jede Kombination hiervon ausgeführt werden. Zu Erläuterungszwecken kann sich die folgende Beschreibung des Prozesses 600 auf Elemente beziehen, die oben in Verbindung mit 1 erwähnt sind. Bei praktischen Ausführungsformen können Abschnitte des Prozesses 600 durch verschiedene Elemente des beschriebenen Systems ausgeführt werden, z. B. die Sensoren 102, die Verarbeitungsarchitektur 116, die AFS-Stellersteuerung 104 oder den Speicher 110. Es sei angemerkt, dass der Prozess 600 jede Anzahl von zu sätzlichen oder alternativen Tasks umfassen kann, wobei die in 6 gezeigten Tasks nicht in der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden müssen, und dass der Prozess 600 in einem umfassenderen Vorgang oder Prozess umfasst sein kann, der eine hierin nicht ausführlich beschriebene zusätzliche Funktionalität aufweist.
Der Prozess 600 kann die Codierer-Sensorzustandsmuster hinsichtlich eines Auftretens von AFS-Systemfehlern überwachen. In der Praxis überwachen der Hauptprozessor und der Unterprozessor unabhängig AFS-Systemfehler. Demgemäß kann der Prozess 600 damit beginnen, dass der Hauptprozessor die codierten Sensorzustandsmuster unabhängig hinsichtlich Fehler überwacht (Abfrage-Task 602).
Wenn kein Hauptprozessorfehler detektiert wird, kann der Prozess 600 dann damit fortfahren, dass der Unterprozessor die codierten Sensorzustandsmuster unabhängig hinsichtlich Fehler überwacht (Abfrage-Task 604). Wenn ein Unterprozessorfehler detektiert wird, kann der Prozess 600 damit fortfahren, einen Unterprozessorfehlerindikator zu erzeugen (Task 606). Da es sein kann, dass der Unterprozessor nicht dazu in der Lage ist, den AFS-Stellmotor elektronisch zu verriegeln, kann der Prozess 600 den Fehlerindikator des Unterprozessors dann an den Hauptprozessor übertragen (Task 608), um den Hauptprozessor anzuweisen, den AFS-Steller in Ansprechen auf den durch den Unterprozessor detektierten Fehler elektronisch zu verriegeln.
Der Unterprozessor kann dann damit fortfahren, einen normalen Betrieb zu detektieren (Abfrage-Task 636). Ein normaler Prozessorbetrieb kann als ein Detektieren der erwarteten Sequenz von Sensorzustandsmustern durch den Prozess 600 wie zuvor erklärt definiert sein. Diesbezüglich kann der Prozess 600 abfragen, ob der Unterprozessor normal arbeitet (Abfrage-Task 636), und kann damit fortfahren, den Unterprozessorfehlerindikator zurückzusetzen, wenn der Hauptprozessor den AFS-Systemfehler nicht mehr detektiert (Task 638). Wenn der Unterprozessor keinen normalen Betrieb detektiert, kann der Prozess 600 dann zu Abfrage-Task 632 führen, um zu prüfen, ob der Hauptprozessor einen normalen Betrieb detektiert, wie nachstehend erklärt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung kann ein Prozessorfehlerindikator von 0 auf 1 gesetzt werden, wenn ein Fehler auftritt, und kann von 1 auf 0 zurückgesetzt werden, wenn ein normaler Betrieb fortgesetzt wird.
Wie zuvor erwähnt ist es vorzuziehen, den AFS-Steller vor einem mechanischen Verriegeln des AFS-Stellers elektronisch zu verriegeln, ungeachtet dessen, welcher Prozessor den Fehler zuerst detektiert. Dies wird insbesondere getan, da der Prozessor den Stellmotor schnell genug phasenverriegelt, sodass der Motor, wenn das System diesen schließlich mechanisch verriegelt, die Verriegelungshalterung nicht hin und her bewegt, um die Stellerteile vor möglicher Beschädigung zu schützen, die andernfalls durch ein direktes mechanisches Verriegeln verursacht werden kann. Der Prozess 600 kann jedoch Fälle von Prozessorausfällen berücksichtigen, die ohne Einschränkung eine Prozessorfehlfunktion umfassen, bei der der Hauptprozessor möglicherweise nicht dazu in der Lage ist, den AFS-Steller entweder elektronisch oder mechanisch zu verriegeln. Wenn der Hauptprozessor 120 wegen einer Fehlfunktion des Hauptprozessors 120 nicht dazu in der Lage ist, den AFS-Stellmotor zu verriegeln, verriegelt der Unterprozessor 122 den Steller mechanisch, wenn ein Zeitlimit abläuft; beispielsweise kürzer oder gleich etwa 36 ms. Diese Zeitdauer ist kürzer oder gleich der Zeitdauer zum Erfüllen von Sicherheitsmaßstäben (beispielsweise etwa 42 ms) minus der Zeitdauer zum Durchführen der internen Kommunikation zwischen beiden Prozessoren. Somit fährt der Prozess 600 damit fort, abzufragen, ob bei dem Hauptprozessor eine Fehlfunktion vorliegt (Abfrage-Task 610). Wenn bei dem Hauptprozessor eine Fehlfunktion vorliegt, kann dann ein mechanisches Verriegeln des AFS-Stellers durch den Unterprozessor initiiert werden (Task 612). Wenn bei dem Hauptprozessor keine Fehlfunktion vorliegt, kann der Prozess 600 damit fortfahren, den AFS-Stellmotor elektronisch zu verriegeln (Task 614).
Wie zuvor erwähnt kann ein Prozessorausfall beispielsweise auftreten, wenn der Codierer 126 des Hauptprozessors nicht korrekt arbeitet. In diesem Fall kann der Unterprozessor dazu in der Lage sein, den AFS-Stellmotor elektronisch über den Hauptprozessor zu verriegeln. Dies erfolgt, da der Prozessor den Motor schnell genug elektrisch phasenverriegelt, sodass der Motor, wenn ihn das System schließlich mechanisch verriegelt, die Verriegelungshalterung nicht hin und her bewegt, was möglicherweise eine Beschädigung hervorruft. In diesem Fall verriegelt der Unterprozessor 122 den Stellmotor durch den Hauptprozessor 120 elektrisch. Der Unterprozessor 122 führt das mechanische Verriegeln unabhängig von dem Hauptprozessor aus. Diesbezüglich prüft der Prozess 600 in einer Abfrage, ob der Hauptprozessor den AFS-Stellmotor innerhalb einer Zeitdauer elektronisch verriegelt hat (Task 616). Wenn der Hauptprozessor das elektronische Verriegeln innerhalb der Zeitdauer abgeschlossen hat, kann der Prozess 600 damit fortfahren, ein mechanisches Verriegeln durch den Hauptprozessor zu initiieren (Task 617). Andernfalls kann der Unterprozessor ein elektronisches Verriegeln über den Hauptprozessor initiieren (Task 618) und damit fortfahren, den AFS-Stellmotor unabhängig von dem Unterprozessor mechanisch zu verriegeln (Task 619).
Wenn jedoch bei Abfrage-Task 602 ein Hauptprozessorfehler detektiert wird, kann der Prozess 600 damit fortfahren, einen Hauptprozessorfehlerindikator zu erzeugen (Task 620), und damit fortfahren, den Fehlerindikator des Hauptprozessors an den zweiten Prozessor zu übertragen (Task 622), sodass der Unterprozessor ein mechanisches Verriegeln des AFS-Stellers initiieren kann, um eine Vorbereitung für einen Fall eines Ausfalls zu treffen, in dem bei dem Hauptprozessor möglicherweise eine Fehlfunktion vorliegt und der Hauptprozessor möglicherweise nicht dazu in der Lage ist, den AFS-Steller elektronisch zu verriegeln.
Der Hauptprozessor kann dann damit fortfahren, einen normalen Betrieb zu detektieren, wie oben erklärt. Somit kann der Prozess 600 abfragen, ob der Hauptprozessor normal arbeitet (Abfrage-Task 632) und damit fortfahren, den Hauptprozessorfehlerindikator zurückzusetzen, wenn der Hauptprozessor den AFS-Systemfehler nicht mehr detektiert (Task 634). Wenn der Hauptprozessor keinen normalen Betrieb detektiert, kann der Prozess 600 zu Abfrage-Task 636 zurückführen, wie oben erklärt.
Nach dem Zurücksetzen des Hauptprozessorfehlerindikators auf den normalen Betrieb (Task 634) kann der Prozess 600 dann damit fortfahren, ein elektronisches Verriegeln des AFS-Stellers durch den Hauptprozessor zu initiieren (Task 624). Der Hauptprozessor 120 kann den AFS-Stellmotor sofort elektronisch verriegeln und den AFS-Stellmotor nach einer Zeitdauer mechanisch verriegeln, um Sicherheitsmaßstäbe zu erfüllen; beispielsweise kürzer oder gleich etwa 42 ms. Somit kann der Prozess 600 bei einer Abfrage prüfen, ob der Hauptprozessor den AFS-Stellmotor innerhalb der Zeitdauer elektronisch verriegelt hat (Task 626). Wenn der Hauptprozessor das elektronische Verriegeln des AFS-Stellmotors innerhalb der Zeitdauer nicht abgeschlossen hat, kann der Prozess 600 damit fortfahren, ein mechanisches Verriegeln des AFS-Stellmotors durch den Hauptprozessor zu initiieren (Task 628).
Ein AFS-Diagnoseprozess gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung stellt einen Weg für ein AFS-System bereit, um den AFS- Stellmotor elektronisch durch einen Unterprozessor über einen Hauptprozessor zu verriegeln, wenn ein Fehler auftritt, indem eine Fehlerkoordinationsmethodologie zwischen dem Unterprozessor und dem Hauptprozessor bereitgestellt wird. Wenn der Hauptprozessor nicht dazu in der Lage ist, den Steller elektronisch zu verriegeln, kann der Unterprozessor den Steller elektronisch über den Hauptprozessor verriegeln, bevor der Unterprozessor den Steller mechanisch verriegelt. Das elektronische Verriegeln ermöglicht dem AFS-System, problemlos zu dem mechanischen Verriegeln überzugehen und eine mögliche Beschädigung der AFS-Stellerteile zu verhindern, die andernfalls durch ein direktes mechanisches Verriegeln verursacht wird. Das Verfahren umfasst eine stabile Diagnosetechnik, die Fehler aufgrund von falschen Ausfällen reduziert, indem die Sensorzustandsmuster in codierte Sensorzustandsmuster umgewandelt werden, die eine höhere Bitauflösung als die Sensorzustandsmuster haben, und kann unempfindlich auf Einzelbit-, Halbbyte- oder andere Fehler sein, die eine niedrigere Bitauflösung als die Codierer-Sensorzustandsmuster gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung haben können.

Claims

Verfahren zum Detektieren von Fehlern in einem Fahrzeugsystem (100) einer aktiven Frontlenkung (AFS) mit einem AFS-Steller (104), mehreren Stellerwinkelsensoren (102), einem ersten Prozessor (120) und einem zweiten Prozessor (122), wobei das Verfahren umfasst, dass mit dem ersten Prozessor (120) und dem zweiten Prozessor (122) unabhängig hinsichtlich AFS-Systemfehler überwacht wird; ein Fehlerindikator des zweiten Prozessors (122) in Ansprechen auf einen durch den zweiten Prozessor (122) detektierten AFS-Systemfehler erzeugt wird; der Fehlerindikator des zweiten Prozessors (122) an den ersten Prozessor (120) übertragen wird; und in Ansprechen auf den Fehlerindikator des zweiten Prozessors (122) mit dem ersten Prozessor (120) ein elektronisches Verriegeln des AFS-Stellers (104) initiiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die AFS-Systemfehler Prozessorfehler umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die AFS-Systemfehler Sensorfehler umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der AFS-Steller (104) durch den zweiten Prozessor (122) mechanisch verriegelt wird, wenn bei dem ersten Prozessor (120) eine Fehlfunktion vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der AFS-Steller (104) in Ansprechen auf einen durch den ersten Prozessor (120) detektierten AFS-Systemfehler elektronisch verriegelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Ansprechen auf den durch den ersten Prozessor (120) detektierten AFS-Systemfehler ein Fehlerindikator des ersten Prozessors (120) erzeugt wird; und der Fehlerindikator des ersten Prozessors (120) an den zweiten Prozessor (122) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehlerindikator des zweiten Prozessors (122) zurückgesetzt wird, wenn der zweite Prozessor (122) den AFS-Systemfehler nicht mehr detektiert.
Verfahren zum Detektieren von Fehlern in einem Fahrzeugsystem (100) einer aktiven Frontlenkung (AFS) mit einem AFS-Steller (104) und mehreren Sensoren (102), das ausgestaltet ist, um Sensorzustandsmuster zu erzeugen, die verschiedenen AFS-Stellerwinkelpositionen entsprechen, wobei das Verfahren umfasst, dass mehrere Sensorzustandsmuster empfangen werden, die mehreren AFS-Stellerwinkelpositionen entsprechen; die Sensorzustandsmuster in mehrere codierte Sensorzustandsmuster codiert werden; die codierten Sensorzustandsmuster hinsichtlich Auftreten von Fehlern analysiert werden; und der AFS-Steller (104) verriegelt wird, wenn der Analyseschritt einen Fehler detektiert, wobei das Codieren der Sensorzustandsmuster für jedes Sensorzustandsmuster umfasst, dass ein ursprüngliches Zustandsmuster mit einer ersten Anzahl (N) von Zustandspositionen in ein entsprechendes codiertes Sensorzustandsmuster mit einer zweiten Anzahl (M) von Zustandspositionen umgewandelt wird; und M größer als N ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwandlungsschritt derart ausgeführt wird, dass beliebige zwei der codierten Sensorzustandssequenzen eine Hamming-Distanz von mindestens vier aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine vordefinierte codierte Sensorzustandssequenz einen normalen Prozessorbetrieb darstellt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne codierte Sensorzustandsmuster hinsichtlich eines Auftretens eines Sensorfehlers analysiert werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorfehler angegeben wird, wenn mindestens ein einzelnes codiertes Sensorzustandsmuster, das einen Sensorausfall darstellt, detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sequenz von codierten Sensorzustandsmustern hinsichtlich eines Auftretens eines Prozessorfehlers analysiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessorfehler angegeben wird, wenn eine erwartete Sequenz von codierten Sensorzustandsmustern nicht detektiert wird.
Verfahren zum Detektieren von Fehlern in einem Fahrzeugsystem (100) einer aktiven Frontlenkung (AFS) mit einem AFS-Steller (104), mehreren AFS-Stellerwinkelsensoren (102), die ausgestaltet sind, um Sensorzustandsmuster zu erzeugen, die verschiedenen AFS-Stellerwinkelpositionen entsprechen, einem Hauptprozessor (120) und einem Unterprozessor (122), wobei das Verfahren umfasst, dass mehrere Sensorzustandsmuster empfangen werden, die mehreren AFS-Stellerwinkelpositionen entsprechen; die Sensorzustandsmuster in mehrere codierte Sensorzustandsmuster codiert werden; der Hauptprozessor (120) die codierten Sensorzustandsmuster unabhängig hinsichtlich Fehler überwacht; der Unterprozessor (122) die codierten Sensorzustandsmuster unabhängig hinsichtlich Fehler überwacht; der Unterprozessor (122) den Hauptprozessor in Ansprechen auf einen durch den Unterprozessor (122) detektierten Fehler anweist, den AFS-Steller (104) elektronisch zu verriegeln; und der Hauptprozessor (120) ein elektronisches Verriegeln des AFS-Stellers (104) in Ansprechen auf den Anweisungsschritt initiiert.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner ein mechanisches Verriegeln des AFS-Stellers (104) durch den Unterprozessor (122) umfasst, wenn bei dem Hauptprozessor (120) eine Fehlfunktion vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner umfasst, dass der Unterprozessor (122) einen Fehlerindikator des Unterprozessors (122) an den Hauptprozessor (120) überträgt; und der AFS-Steller (104) in Ansprechen auf den Fehlerindikator des Unterprozessors (122) elektronisch verriegelt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Codieren der Sensorzustandsmuster für jedes Sensorzustandsmuster umfasst, dass ein ursprüngliches Zustandsmuster mit einer ersten Anzahl (N) von Zustandspositionen in ein entsprechendes codiertes Sensorzustandsmuster mit einer zweiten Anzahl (M) von Zustandspositionen umgewandelt wird; und M größer als N ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwandlungsschritt derart ausgeführt wird, dass beliebige zwei der codierten Sensorzustandsmuster eine Hamming-Distanz von mindestens vier aufweisen.